舱外航天服下肢关节阻力矩迟滞特性研究与建模分析

舱外航天服关节阻力矩是评价航天服工效性能以及规划航天员出舱作业任务的重要指标。为研究航天服关节阻力矩的迟滞特性,首先总结了关节阻力矩的产生原因,得到了下肢关节阻力矩与运动角度之间的迟滞关系。其次,采用了Jiles-Atherton模型去描述关节阻力矩的迟滞特性,同时在实际关节阻力矩数据的基础上,提出了一种模拟退火-粒子群优化算法去辨识Jiles-Atherton模型参数。最后,与改进型粒子群算法相比,所设计的模拟退火-粒子群优化算法收敛速度分别提高了15.58%和10.91%,计算精度提高了29.31%和11.77%,且对未知关节阻力矩预测误差分别减小了10.89%/25.73%和0.96%/22.2%,验证了设计算法的有效性。另外,根据建模误差特点设计了误差补偿函数,所辨识的Jiles-Atherton模型在误差补偿后对未知关节阻力矩预测误差进一步减小了46.49%/10.95%。计算所得模型可为后续舱外航天服关节助力技术研究提供理论依据。

时间压力视角下人格特征与视觉搜索策略及绩效的关系

目的探究时间压力及人格特征与视觉搜索策略及绩效的关系。方法首先基于视觉注视点和靶目标之间的位置关系定义视觉搜索策略,然后运用E-Prime设计试验模拟视觉搜索作业,采集被试的反应时间及各项眼动指标,对试验数据进行统计分析。结果(1)开放性、严谨性人格偏向于使用证实反应,外向性和宜人性人格更偏向于使用混合策略;(2)随着压力水平的增加,被试证实反应比例下降,策略反应比例上升,任务绩效提高;(3)时间压力通过注视次数等眼动指标的中介作用影响搜索策略和绩效,人格特征在时间压力对搜索绩效的影响机制中起调节作用。结论时间压力和人格特征对视觉搜索任务的策略及绩效有显著影响,故在进行视觉搜索任务的设计时,要考虑时间压力和人格特征的双重影响,以达到最佳的视觉搜索绩效。

人格与任务难度对视觉搜索策略及绩效的影响

目的 为提高视觉搜索任务绩效,研究人格和任务难度对视觉搜索策略和绩效的影响及形成机理。方法 首先定义人格特征和搜索策略,然后运用E-Prime软件设计5(人格特征)×3(任务难度)的视觉搜索实验,采集任务反应时、眼动数据及搜索策略数据,最后对实验数据进行方差分析和中介效应分析。结果 (1)严谨性、开放性和神经质个体在视觉搜索任务中偏向于证实反应,外向性和宜人性个体则偏向于证实和策略反应结合的混合策略;(2)开放性人格和宜人性人格随着任务难度的增加,混合策略的比例逐渐提高;(3)任务难度与搜索绩效的关系呈“倒U型”,注视次数、眼跳次数、和平均眼跳幅度在任务难度影响搜索绩效过程中,中介效应显著,且人格特征起到调节变量的作用。结论 设计者应该结合搜索者的人格特征及他们习惯的策略设计相匹配的搜索任务,并且设计合理的任务难度来保证搜索绩效。

曲面与平面显示器周边显示对飞行员图形认知影响的对比研究

目的研究曲面与平面显示器周边显示对飞行员图形认知绩效是否有显著影响,以探索曲面显示技术在未来飞机座舱显示系统中的应用可行性。方法采用客观实验与主观评价相结合的方法,以30名男性战斗机飞行员为对象,借助图形认知任务实验软件,分别获取飞行员对曲面和平面显示器周边图形的认知正确率和正确反应时;然后飞行员根据实验体会和飞行经验,对两种显示器的显示特性、视觉舒适性、对任务绩效的影响、总体评价等进行主观评价,并就两种显示器在未来战斗机座舱里的应用给出倾向性意见。结果对于图形认知的正确率和反应时指标,在曲面与平面两种显示器上均无显著性差异(P>0.05);对显示特性、视觉舒适性、对任务绩效的影响及总体评价,持不同意见的人数(百分比)具有显著差异(P<0.01),且在未来战斗机座舱显示器的选择上更倾向于曲面显示器(P<0.001)。结论曲面显示器与平面显示器对飞行员认知屏幕周边图形信息的效率没有显著影响;但飞行员主观上对曲面显示器有更明显的偏好。本研究为曲面显示器在未来战斗机显示系统中的应用可行性提供了一定的数据支撑。

模拟飞机着陆飞行中专家和新手眼动行为的对比

目的对比专家和新手于模拟飞机飞行着陆中的眼动模式,为评价飞行员飞行绩效和飞行员训练提供参考。方法将模拟飞行人员根据飞行经历分为专家和新手2组人群,在飞行模拟器上完成降落任务,用眼动测量系统记录他们的眼动数据,把专家和新手的飞行绩效数据和眼动数据进行对比。结果专家和新手的飞行绩效和眼动模式存在明显的差异。专家的绩效好于新手,专家具有更短的注视时间、更多的注视点、更快的扫视速度、较大的扫视频率和较宽广的扫视范围,专家的眼动模式具有较低的心理负荷。结论眼动模式和飞行绩效相关,高效的眼动模式与好的飞行绩效相关,通过对眼动指标的分析可以评价飞行员飞行绩效,为飞行训练提供指导。

载人航天飞行空间辐射研究进展

空间辐射是载人航天长期飞行及深空探测面临的最重要的环境因素之一。本文系统介绍了近地轨道飞行及载人登月、深空探测任务中空间辐射的时空分布特征,对当前空间辐射生物效应的研究热点(致癌、中枢神经系统影响、退行性变、辐射综合症)、空间辐射剂量测量、风险评估及防护技术的研究现状及进展进行综述,并提出了后续发展方向建议。

重庆、云南、贵州三省市基层中医全科医生岗位工作任务调查研究

背景中医药对缓解人民群众"看病难、看病贵"等问题具有重大意义,国内对基层中医全科医生岗位工作任务调查较少,为了更好地服务专科层次中医学专业教育,本课题组在西部地区重庆市、云南省和贵州省进行了抽样调查。目的调查重庆、云南、贵州三省市基层中医全科医生岗位工作任务,为开展专科层次中医学专业教育提供依据。方法 2017年6—8月在研究者所在的西部3个城市(重庆市、云南省楚雄市、贵州省铜仁市),采用随机数字表法各抽取1个区/县,每个区/县按城乡分类随机抽取4个基层医疗卫生机构。选取上述12个基层医疗卫生机构中的所有中医全科医生102例为调查对象。采用自制问卷进行调查,调查内容包括调查对象的一般资料、主要工作任务(包括基本医疗工作、基本公共卫生服务工作、接触到的最常见疾病、接触到的最常见症状、基本医疗服务情况、基本公共卫生服务情况)。共发放问卷102份,最终回收有效问卷102份,有效回收率为100.0%。结果中医全科医生以专科学历为主(42.2%),从业年限以<10年为主(52.0%),科室以中医科(33.3%)、康复科(24.5%)为主,有全科医师岗位培训证书者占24.5%。基本医疗工作占中医全科医生日常工作量的比例为(75.3±21.7)%,其前3位分别为中药处方治疗(65.7%)、针灸推拿治疗(58.8%)、慢病管理(39.2%)。基本公共卫生服务工作占中医全科医生日常工作量的比例为(24.7±21.7)%,其前3位分别为健康教育(55.4%),65岁以上老年人、0～6岁儿童中医药健康管理(54.0%),慢病患者健康管理(59.0%)。中医全科医生接触到的最常见疾病前5位依次为上呼吸道感染、糖尿病、高血压、消化道疾病、伤(骨折等)及中毒,接触到的最常见症状前5位依次为关节痛、头痛、咳嗽、腹痛、失眠。中医全科医生平均每周服务人次(66.0±49.2)人次,平均每例患者服务时间(25.4±13.6)min,平均每天用来看病的时间(5.7±2.3)h,平均每月转诊人次(2.7±1.4)人次。20例(19.6%)中医全科医生曾经到患者家出诊,平均每月出诊人次(2.6±1.8)人次;出诊的原因主要为患者出门不方便(平均每月出诊35人次,占平均每月总出诊人次的67.3%)。中医全科医生接诊发热患者时的首选给药方式主要为口服(60.8%)。102例中医全科医生中,针对居民开展过体检的有64.7%,开展中医体质辨识的有64.7%,开展中医药健康教育的有60.8%,开展中医药保健指导的有58.8%,开展慢病管理和指导的有54.9%,开展居民建档的有45.1%,开展儿童中医饮食调养的有29.4%,开展儿童按摩传授的有27.5%。结论重庆、云南、贵州三省市基层医疗机构中医全科医生主要工作以基本医疗为主,还需承担部分基本公共卫生服务,医疗工作多为常见病、多发病的防治,需较强的中西医知识和技能,以及一定的家庭医疗服务能力和危急重症判断能力。专科层次中医全科医生培养应秉承"任务驱动,工学交替"的理念,根据基层中医全科医生的岗位任务和能力需求,融合院校教育和师承教育各自的优势,重新制定人才培养方案和课程体系,提高培养的基层中医全科医生的岗位胜任力。

基于主观感觉的人体关节活动舒适性评价

目的对人体主要关节活动舒适性进行评价。方法参照国军标中的规定,确定出所要评价的关节及关节活动,由20位健康的男被试者参加,根据主观感觉利用自由模量幅度估计法,对其站姿和坐姿时相应关节活动的舒适性进行评价,确定出相对不舒适度指数,以描述关节活动总体舒适度的变化情况。结果主观感觉的不舒适程度受关节、关节活动类型以及活动角度等方面的影响。结果显示,在试验测试的8个关节中,主观感觉最舒适的关节活动在肩部,而最不舒适的关节活动在髋部。结论研究中提出的方法和结果可以为航空设计部门的工效评估以及姿态舒适性方面的军标制订提供参考和指导。

飞行员扫视、操作绩效及工作负荷的实验研究

目的通过对特定任务情境的研究,解决飞行员扫视、操作绩效及工作负荷问题。方法在借鉴前人研究的基础上,设计并进行了有关飞行员扫视、操作绩效、工作负荷的实验和调查分析评价系统,取得了大量有价值的实验数据。结果在理论研究和实验分析的基础上,初步揭示了高级飞行员和飞行学员之间的差距。结论高级飞行员比学员具有更频繁地注视和更短地注视时延(停留);对两类飞行员而言他们的工作负荷与操作绩效的关系都不是绝对一致变化的。

航天操作复杂度模型中评价指标权重的确定

目的确定航天操作复杂度评价模型中4项评价指标的权重系数。方法采用了2种权重分配法:客观权重法和主观权重法。其中主观权重法采用的是Delphi法+模糊层次分析法+多专家集值统计的方法,通过10名航天员问卷调查得到;客观权重法采用的是SPSS15统计软件的nonlinear的分析方法,对模型验证实验数据结果进行分析得到。结果得到评价指标的2套权重系数。结论主观权重因集合了多位专家的意见,而能适用于不同操作情境;客观权重则较适用于操作情境相同的情况。

我国高速铁路客车车厢人机工程设计研究现状

高速列车作为一种现代化的交通工具,具有高速、安全和舒适等优点。对车厢人-机界面技术、人-环境界面技术及人-组织界面技术3大领域进行了综述,在此基础上探讨了可持续发展理念下的车厢人机系统、界面认知与使用环境下的车厢人机系统及车厢人机系统视野下的高铁文化建设等3个方面的潜在研究方向、内容及手段。

基于表面肌电信号变化的慢性下背痛诊断和运动疗效评价

目的分析研究慢性非特异性下背痛(LBP)患者腰部肌肉活动的sEMG信号特征及其主动运动治疗效应。方法19名正常人对照组和19名非特异性LBP患者分别于主动运动治疗前、后在等惯性力腰部肌肉测试与训练系统上依次完成“等长-动态-等长”运动负荷试验,采集双测L5-S1部位的sEMG信号,计算并比较不同被试者平均肌电值(AEMG)、平均功率频率(MPF)、复杂度[C(n)]和确定性线段百分比(%DET)均值和斜率变化。结果动态运动负荷过程中LBP患者的C(n)下降率明显快于正常人,MPF和C(n)均值明显低于正常人,而%DET均值明显高于正常人;主动运动治疗后,患者MPF和C(n)均值提高,而%DET均值下降。结论运动负荷试验过程中LBP患者腰部肌肉sEMG有多种不同于正常人的信号特征,这些信号特征有望成为LBP诊断和疗效评价的有效指标。

军机飞行员颈肌强度及训练效果研究

目的研究军机飞行员颈部各肌群的强度并探讨颈肌训练的方法和效果。方法采用CME-1飞行员颈肌训练器对50例军机飞行员(运输机组、直升机组、歼强机组、轰炸机组和初教机组各10例)进行为期3周共9次颈部各肌群(前、后、左、右)的强度训练,第1、3、4、6、7和9次为等长训练模式,第2、5和8次为可变阻力和可变速度训练模式,记录第1次训练即颈肌训练前各机种以及第1(T1组)、3(T3组)、6(T6组)和9(T9组)次训练的前、后、左、右各肌群的平均颈肌强度、平均10 s最大冲量。结果①训练前运输机组向前、后肌群平均颈肌强度和平均10 s最大冲量值低于其他组(P<0.05);②第3、6和9次训练各肌群的平均颈肌强度、平均10 s最大冲量的均值较第1次均有显著提高(P<0.05);训练3周各肌群的平均颈肌强度均值的相对增长率分别为47.4%、42.6%、65.2%和55.5%,平均10 s最大冲量均值的相对增长率分别为51.6%、41.8%、63.3%和53.9%。结论运输机飞行员前屈和后伸肌群强度较低;CME-1飞行员颈肌训练器能有效提高军机飞行员的颈肌强度。

虚拟环境中人的操作判断及反应特性的实验研究

目的研究被试者头戴头盔显示器、着数据手套在虚拟环境中进行操作时的判断及反应特性 ,探索利用虚拟现实系统获取工效学实验数据的真实性 ,以增强虚拟环境应用的可信度 ,为虚拟现实技术在载人航天中深层次的应用 (如人机界面设计方案模型的工效评价、虚拟训练 )提供数据支撑。方法利用自行开发与集成的虚拟现实实验系统 ,选定被试者并完成虚拟环境中人的操作判断及反应特性的实验设计。首先进行预实验 ,确定判断目标的差别等级和虚拟台体的高度 ,然后开始单因素的完全随机正式实验 ,同时设计主观问卷表对被试者进行虚拟效果的真实感调查。结果被试者戴头盔显示器、利用数据手套将虚拟乘员舱内抽屉中的小球放置在一台体上的作业时间服从均值 36.72s、方差 1 3.798s正态分布。调查显示 70 .2 %的被试者认为头盔显示器的立体效果明显 ,可以产生一种沉浸感 ,作业感受与真实世界一样。结论建立虚拟环境进行人机界面的工效评价或操作虚拟训练时 ,首先应使系统硬件能够模拟真实任务背景 ,关键是头盔显示器和数据手套的交互性满足需要。这样 ,人在其中的判断及反应操作与真实世界就可以类比 ,从而可保证评价或训练效果的有效性。

不同方向随机振动下人体动态响应特性的研究

53位受试者以坐姿承受了X、Y、Z方向的随机振动。测量了头、肩、胸、腹、髂部的传递函数以研究背带束缚、改变振动G值对人体动态响应的影响。结果表明,不同人体对同一方向振动的频响曲线相似。在增加振动幅值时人体共振频率下降,表现出非线性特征。Y向振动时观察到100Hz左右人体髂部有共振。这些发现有继续深入研究的价值。

卧姿人体垂直振动模型

目的建立卧姿人体头部、胸部和腹部垂直振动模型。方法被试者 1 2名 ,年龄 2 4～ 5 6岁 ,采用频率2～ 35Hz的白噪声激励 ,根据卧姿被试者头、胸、腹部的加速度阻抗特性曲线 ,得到卧姿人体头部垂直振动模型 ,拟合出腹部和胸部的垂直振动模型。结果头部可认为是刚体 ,腹部和胸部模型为三自由度。结论卧姿人体垂直振动机械阻抗可线性表示且具有确定性 ,对卧姿人体头部、胸部和腹部分别建立垂直振动模型 。

应用冲击法进行人体坐姿模态参数识别的探讨

本文应用模态分析技术,研究人体动力学性特性。对5名被试者进行了着陆冲击试验。将座椅冲击力作为输入信号,将人体骼、腰、肩和头的加速度响应作为输出信号。用HP-5423A 结构动态分析仪进行人体模态参数识别,并绘制大量人体振型图。结果表明躯干自振频率为11～13Hz,阻尼比为21%。并获得第一阶,二阶模态质量,模态刚度,模态阻尼和固有振型。此结果在建模及分析冲击人体动力学特性与损伤是有价值的。

重力条件对人速度感知特性的影响研究

目的探索不同重力条件对人的速度感知偏差及速度感知方向效应的影响。方法采用速度时间估计的碰撞范式(TTC范式),开发了速度感知测试软件,在失重飞机抛物线飞行(或地面头低位模拟)重力变化条件下,开展速度感知实验研究。结果失重飞行条件下受试者速度知觉偏差率显著大于平飞;头低位条件下受试者速度知觉偏差率相比正坐没有显著变化。在平飞阶段以及正坐实验中,受试者对竖直方向的速度感知偏差总体大于水平方向;而在失重飞行阶段和头低位条件下,这种方向效应有消退的趋势。结论重力条件会影响人的速度感知偏差及速度感知方向效应;头低位卧床产生的失重效应与失重飞行产生的失重效应对人速度感知的影响存在差异。

航天员空间操作人因分析一体化仿真平台

目的为支持航天任务中航天员作业能力变化规律方面的研究,建立航天员空间操作人因分析一体化仿真平台。方法分析了该平台的系统结构,给出了控制流程及软件各部分的详细实现方法,包括认知和生物力学仿真,作业可视化,负荷预测与绩效分析等软件。结果通过手控交会对接任务作为用例,对平台功能进行了实验验证,实验结果证实了平台的可行性、有效性和实用性。结论平台的认知和生物力学模型可实现人在回路外的仿真,可对负荷与绩效进行预测及可视化显示,为进一步分析航天员在太空操作能力的变化奠定了技术基础。

个人卫生护理机器人的人机工程设计研究

针对老年产品设计时主要考虑的问题,运用人机工程学设计原理对洗浴机构进行设计分析,确定相关机构的合理尺寸,以便更好地满足老年人洗浴护理的需求和提高洗浴过程中的舒适感。并邀请用户对洗浴机构试用体验,进行测试分析,验证了人机工程设计的可行性,考虑到老年人洗浴时特殊的生理和心理需求,从多角度阐述了外观造型的人性化设计理念,结合整体洗浴机的尺寸设计了个人卫生护理机器人的外观造型,为护理机器人的人机工程设计提供了新的思路和参考。